(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管型アンテナと、この導波管型アンテナの上面に取付けられたブレードアンテナと、これ等両アンテナへの給電のために、前記ブレードアンテナの中心導体を前記導波管型アンテナの中心導体で囲む同軸構造の給電部と、前記導波管型アンテナの導波管への前記中心導体の挿入長を変化自在とする挿入長可変機構とを含むことを特徴とするスタックアンテナ構造。
【請求項２】
前記挿入長可変機構は、前記同軸構造の外周部をネジ構造としてこのネジ構造により前記挿入長を調整してインピーダンス整合を図るようにしたことを特徴とする請求項１に記載のスタックアンテナ構造。
【請求項３】
前記導波管型アンテナの導波管の閉塞面から前記給電部の位置までの距離Ｌは、前記導波管型アンテナ及びブレードアンテナの各信号波長をλ1 及びλ2 としたとき、
Ｌ＝（２ｍ＋１）λ1 ／４＝ｎλ2 ／２    （ｎ，ｍは自然数）
なる関係に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスタックアンテナ構造。
【請求項４】
前記ブレードアンテナの中心導体が、前記挿入長可変機構によって移動するのに対応して、この中心導体と前記ブレードアンテナの放射素子との接触を維持するためのコネクタジャック機構を有することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のスタックアンテナ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はスタックアンテナ構造に関し、特に導波管型アンテナとブレードアンテナとを複合してロケット搭載用に好適としたスタックアンテナ構造に関するものである。
【従来の技術】
ロケット搭載用のアンテナは、地上局の電波リンクの状態が良い、ロケット周囲の位置に取り付けられるが、ロケットの大型化に伴ってカバレッジが狭くなったことにより、アンテナの最適取付け位置の範囲も狭くなっている。
【０００２】
ロケット搭載用アンテナのうち、基本テレメータ系（主にＳバンドを使用）と追尾系（主にＣバンドを使用）との２種類のアンテナは、ロケットの通信相手である地上局とこれ等２種のアンテナとの関係が、ロケットからみた場合には同一方向となるために、基本テレメータ系搭載用ブレードアンテナと、追尾系搭載用導波管型アンテナとの最適な取付け位置は同一となる。しかしながら、ブレードアンテナと導波管型アンテナとを同一の位置に取付けることは困難であり、よって両アンテナ同士を隣り合わせた位置に配置せざるを得ないのが現状である。
【０００３】
図８に従来のブレードアンテナ（Ｓバンド）の構造を示し、図９に同じく従来の導波管アンテナ（Ｃバンド）の構造を示している。図８を参照すると、１０１はブレードアンテナの取付け台であり、１０２はブレードアンテナの放射素子であり、１０３はその中心導体であり、１０４はブレードアンテナの給電部を示している。図９を参照すると、２０１は導波管であり、２０２は中心導体であり、２０３はその給電部を示している。これら図８、図９に示した個別の２種のアンテナを、ロケット周囲の隣接位置に取付けているのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この様な２種のアンテナをロケットに取付ける場合には、上述した様に、最適な取付け位置が一箇所しかないにもかかわらず、この一箇所に２種のアンテナを取付けることができないので、ブレードアンテナと導波管アンテナとを隣り合わせに配置せざるを得ないという問題がある。
【０００５】
なお、特開平６−３５０３２２号公報には、２種のアンテナ素子４，５をスタック構造として、これ等２種のアンテナの給電部を同軸構造とした技術が開示されている。図１０はこの公報に開示のアンテナの断面構造を示す図である。
【０００６】
図１０を参照すると、接地導体層Ｇを貫通して二重同軸線を設け、その中心導体１を複数送受アンテナにおける上段のアンテナ素子４、例えば導体円板からなるコンデンサアンテナの中心点に接続するとともに、外側導体２を下段のアンテナ素子５、例えば、同じく導体円板からなるコンデンサアンテナの中心部分に同軸に接続する。
【０００７】
したがって、かかる接続状態において、例えば、中心導体１を送信機の出力に接続し、外側導体２を受信機の入力に接続すれば、送信と受信とに別個のアンテナ素子を用い得ることになる。このとき、送信波と受信波との分離手段を設ける必要がある。そのために、接地導体層中を経由して二重同軸線の側方から導いた他の同軸線の中心導体６を二重同軸線の外側導体２に接続するとともに、その接続点から二重同軸線上をアンテナとは逆方向に、外側導体２を介して下段のアンテナ素子５により受信する信号波の１／４波長だけ距った点で、外側導体２を外観導体３に短絡する。
【０００８】
したがって、外側導体２を伝搬する受信波は、その短絡点で反射して接続点に逆位相で戻って相殺され、その結果、下段のアンテナ素子５から外側導体２を伝搬する受信信号波は、接続点からは他の同軸線の中心導体６を伝搬することになり、送受信の両波は相互に分離され、中心導体１および６にそれぞれ接続した整合素子および送受分離フィルタを順次に介して送信機および受信機にそれぞれ独立に達することになる。
【０００９】
尚、図１０において、▲１▼はアンテナ素子４の給電部入力を示し、▲２▼はアンテナ素子５の給電部入力を示している。
【００１０】
この様な図１０に示した従来の２種のアンテナの給電部を同軸構造として同一箇所に取付ける技術では、アンテナのインピーダンス整合を図るために調整を行うことが必要にもかかわらず、このインピーダンス整合機能をなすための配慮がなされておらず、よってアンテナのインピーダンス調整ができないことになる。２種のアンテナの給電部を同軸構造として、同一箇所で２種のアンテナを設置できるようにしても、インピーダンス整合ができないために、最適な電波状態が得られないという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、２種のアンテナを同一箇所に取付けることができると共に、インピーダンス整合をも可能としたスタックアンテナ構造を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、導波管型アンテナと、この導波管型アンテナの上面に取付けられたブレードアンテナと、これ等両アンテナへの給電のために、前記ブレードアンテナの中心導体を前記導波管型アンテナの中心導体で囲む同軸構造の給電部と、前記導波管型アンテナの導波管への前記中心導体の挿入長を変化自在とする挿入長可変機構とを含むことを特徴とするスタックアンテナ構造が得られる。
【００１３】
そして、前記挿入長可変機構は、前記同軸構造の外周部をネジ構造としてこのネジ構造により前記挿入長を調整してインピーダンス整合を図るようにしたことを特徴としており、また前記導波管型アンテナの導波管の閉塞面から前記給電部の位置までの距離Ｌは、前記導波管型アンテナ及びブレードアンテナの各波長をλ1 及びλ2 としたとき、
Ｌ＝（２ｍ＋１）λ1 ／４＝ｎλ2 ／２    （ｎ，ｍは自然数）
なる関係に設定されていることを特徴としている。
【００１４】
また、前記ブレードアンテナの中心導体が、前記挿入長可変機構によって移動するのに対応して、この中心導体と前記ブレードアンテナの放射素子との接触を維持するためのコネクタジャック機構を有することを特徴としている。
【００１５】
本発明の作用を述べる。導体管型アンテナの上面部分にブレードアンテナを取付けたスタック構造とし、これ等２種のアンテナの給電部を２重同軸構造とすることにより、両アンテナの給電位置を一箇所とすることを可能とすると共に、導波管型アンテナの中心導体の挿入長（導波管部への）を、ネジ構造とすることで変化自在に構成し、インピーダンス整合を図り得る様にしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施例の外観を示す図であり、上面図、側面図、背面図である。図１に示す如く、導波管型アンテナ１０の上部にブレードアンテナ２０をスタックさせた構造であり、導波管型アンテナ１０の導波管１１の上面と、ブレードアンテナ２０の取付け台座とを共通化している。また、図２にその断面構造を示す如く、両アンテナの給電部分を同軸構造３０としている。
【００１７】
すなわち、ブレードアンテナ２０の中心導体ｃを、導波管アンテナ１０の中心導体ｄで囲む構造であり、両中心導体ｃとｄとの間には、ハッチングで示す誘電体（絶縁体）が設けられている。なお、全ての図においてハッチングは誘電体を示すものとする。また、図１，２において、ｂは導波管型アンテナ１０の給電部入力を示し、ａはブレードアンテナ２０の給電部入力を示している。
【００１８】
図３は同軸構造３０の詳細を示す断面図である。中心導体ｄはその外周部分をネジ構造ｅとし、このネジ構造の中心導体ｄを矢印Ａの如く回転させることにより、同軸構造３０全体が矢印Ｂの如く上下動することになる。従って、中心導体ｄの導波管１１に対する挿入長が可変され、インピーダンス整合機能が達成できることになる。
【００１９】
ここで、導波管型アンテナの中心導体ｄの挿入長を変化させると、上段のブレードアンテナにおける中心導体ｃの挿入長も変化する。この中心導体ｃの挿入長の変化に対応するために、図４に示す如く、ブレードアンテナ側の放射素子ｓにおいて、中心導体ｃが上下動（矢印Ｂ）に対応可能な孔部を設けておき、この孔部内に、コネクタジャック（ブラシ）ｆを取付ける。このコネクタジャックｆに中心導体ｃが挿入され、その状態で上下動することで、中心導体ｃがコネクタジャックｆに擢動しつつ接触して、放熱素子ｓとの電気的接続が可能になる様になっている。
【００２０】
こうすることで、ブレードアンテナの中心導体ｃの挿入長変化に対応することができる。なお、ブレードアンテナの中心導体ｃの挿入長は、ブレードアンテナの電気的特性に対して影響しないものである。
【００２１】
図５はブレードアンテナのインピーダンス整合機能を示す図である。インピーダンス整合用に、放射素子ｓ内の放射面の長さ（λ2 ／４）を調整するショート部材（短絡部材）ｉを設け、このショート部材ｉの位置（すなわち、短絡位置）ｇを調整することで、インピーダンス整合を図る様になっている。このショート部材ｉの位置調整のためには、ショート部材ｉを矢印Ｄの方向に移動させるためのネジ構造ｈを設け、このネジ構造ｈを矢印Ｅの様に回転させることで、調整が可能となる。
【００２２】
なお、ショート部材ｉにはリテナリングｊを介してネジ構造ｈと接続されているので、ショート部材ｉはネジ構造ｈの回転によっては回転しない様になっている。また、ショート部材ｉは矢印Ｄ方向にスライドするので、導電性の弾性ブラシｋを用いてショートを確実としている。
【００２３】
図６は同軸構造３０とした給電部の位置を説明するための図である。２種のアンテナの周波数ｆ1 （導波管型アンテナ）とｆ2 （ブレードアンテナ）の給電部の、導波管１１の閉塞面からの距離Ｌは、次式の関係に選定される。すなわち、導波管型アンテナの導波管内の信号波長をλ1 、ブレードアンテナの導波管内の信号波長をλ2とした場合、ｍ，ｎを自然数とすると、
Ｌ＝（２ｍ＋１）λ1 ／４＝ｎλ2 ／２
なる関係式で決定される。
【００２４】
こうすることにより、導波管１１内部での両信号の分布は、実線λ1 と破線λ2とで示す如くなって、導波管型アンテナへの給電信号は中心導体ｄの位置で最大振幅となり、逆にブレードアンテナの信号は最小振幅となって、周波数ｆ1 の信号は導波管型アンテナへの給電はなされるが、周波数ｆ2 の信号は給電されないのである。
【００２５】
図７は導波管型アンテナのインピーダンス整合機構の他の例を示す断面図である。中心導体ｄのネジ構造ｅと誘電体のネジ構造ｌとにより、中心導体ｄの導波管１１への挿入長を変化させるようにしたものである。下段の導波管アンテナの給電部入力ｂの端部の中心導体ｍと、中心導体ｄのネジ部分ｅとが常に接する機能を持つようになっている。中心導体ｍとｎとの間に、スプリングｏを設け、このスプリングのバネ力により導体ｍが、中心導体ｄのネジ部分ｅと点ｐで接する構造である。
【００２６】
なお、スプリングｏのバネ力により、接点ｐに中心導体ｍが押し付けられて中心導体ｄの挿入長の変化ができなくなるのを防ぐために、中心導体ｍには、段差ｑが設けられている。また、中心導体ｎが給電部入力ｂの端部から飛び出すことがないように、接着剤ｒで固定するようになっている。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、導波管型アンテナとブレードアンテナとをスタックさせて給電部分を同軸構造とすることにより、両アンテナの給電位置を一箇所とすることができるので、ロケットに搭載する場合、導波管型アンテナとブレードアンテナとを同一の最適な取付け位相箇所に取付けることが可能になるという効果がある。また、給電部の同軸構造に、上下動可能として中心導体の挿入長を可変調整するようにしたので、インピーダンス整合も容易となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の外観を示す図である。
【図２】本発明の実施例における給電部の２重同軸構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例における導波管型アンテナのインピーダンス整合機構の断面図である。
【図４】本発明の実施例におけるブレードアンテナ用中心導体の挿入長変化に対応する機構の断面図である。
【図５】本発明の実施例におけるブレードアンテナのインピーダンス整合機構の例を示す図である。
【図６】本発明の実施例における２つの信号周波数の給電位置関係を説明する図である
【図７】本発明の実施例における導波管型アンテナのインピーダンス整合機構の他の例を示す図である。
【図８】ブレードアンテナ（Ｓバンド）の例を示す図である。
【図９】導波管型アンテナの例を示す図である。
【図１０】従来の同軸給電機構を有するアンテナ構造の例を示す図である。
【符号の説明】
１０    導波管型アンテナ
１１    導波管
２０    ブレードアンテナ
３０    給電部
ａ      ブレードアンテナ用給電部入力
ｂ      導波管型アンテナ用給電部入力
ｃ      ブレードアンテナ用中心導体
ｄ      導波管型アンテナ用中心導体
ｅ      ネジ構造
ｆ      コネクタジャック（ブラシ）
ｇ      ブレードアンテナのショート位置
ｉ      ブレードアンテナのショート部材
ｓ      ブレードアンテナ放射素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004535651.tif 000008
【図８】
0004535651.tif 000009
【図９】
0004535651.tif 000010
【図１０】
0004535651.tif 000011